\chapter{Science Writing as Storytelling}

\textit{好故事是无法被编造的；它只能来自蒸馏。}

\textit{\hfill ——雷蒙德·钱德勒}

\vspace{1em}

伊丽莎白·科尔伯特，这位撰写了关于气候变化的杰出著作《灾异手记》的作者，曾经说过，她对科学家的不满是因为我们不会讲故事。这个说法让我感到困扰，因为我们确实讲故事。如果我们不讲故事，我们的论文就只会有方法和结果部分；我们可以省略引言和讨论部分。我们也不会读查尔斯·达尔文的《物种起源》；相反，我们只会阅读他的笔记本，直接获取原始数据。

但是，我们确实写有引言和讨论部分的论文，而且我们也会阅读《物种起源》。论文不仅仅是展示我们的数据——它还解释了这些数据。论文讲述了关于自然及其运作方式的故事；它从数据中构建故事，但数据本身并不是故事。那些被引用最多的论文和那些获得资助的提案，都是那些讲述了最引人入胜故事的。

然而，我们的这种叙事方式似乎并没有引起科尔伯特的共鸣；实际上，它让她完全没有意识到我们是在讲故事。为什么？我猜有三个原因。首先，科学家使用一种形式化的结构来讲故事，这与记者的叙事方式不太匹配。我们的故事在跨文化交流的过程中迷失了。其次，我们中的许多人不是很擅长讲故事；要么我们看不清故事，要么我们无法清晰地表达它。最后，一些（或许是大多数）科学家对把自己的工作看作“讲故事”感到不自在。许多人将“故事”与虚构联系在一起。科学家应该是客观和冷静的。认为自己在写一个故事，可能意味着你抛弃了那种客观性，也连带着失去了专业性。因此，许多科学家觉得自己的工作只是“展示他们的研究”，而没有很好地强调故事的部分。结果就是，即使是与科学家花费大量时间交流的优秀记者，也无法意识到我们是在讲故事。

这种认知的缺失提出了几个科学家需要考虑的问题。第一个是我们如何写论文和提案的形式化问题。我并不认为我们应该改变这些文档的结构；它们确实满足了我们在同行之间交流的需求。（它们不能很好地与外界交流，这是另一个问题。）第二个问题是如何成为更好的讲故事者和更好的沟通者。这是我们都可以努力改进的地方。

最后一个问题更加复杂。将科学写作视为讲故事是否专业？记者也应该是客观和冷静的（而且最好的记者确实如此），但他们整个学科都是建立在“故事”的概念之上的。因此，“讲故事”的概念本身并没有什么不客观或不专业的地方。要讲好一个科学故事，你必须评估数据，并评价哪些解释最符合现有的知识和理论。故事从数据中自然生长出来，是客观的、冷静的，并且完全是专业的。问题出现在当作者在收集数据之前已经确定了他们想讲的故事，然后试图将数据强行塞入那个框架时。Anne Lamott很好地捕捉到了这种困境。尽管她讨论的是虚构作品，但她的建议同样适用于科学:

\begin{quote}
    \textit{相反，角色不应当仅仅充当你构思出的某个情节的棋子。任何你强加给角色的情节都会显得刻板生硬。我认为不必过于担忧情节，应该关注角色。让他们说的话或做的事展现他们是谁，融入他们的生活中，不断问自己：“接下来会发生什么？”}
    
    \textit{\hfill  ——安妮·拉莫特，《一只鸟接着一只鸟》}
\end{quote}


Lamott 强调了倾听角色以从他们身上提炼出故事，而不是将故事强加于他们的重要性。作为科学家，我们该如何接受这个建议？我们是否有可以“倾听”的“角色”？当然有。我们的“角色”并不是人，而可能是分子、生物体、生态系统或概念。北极苔原中的氮循环、苯的反应，或基因的功能，都是我们可以通过细致的数据分析并以开放的心态来“倾听”的角色。然后，我们可以在论文中讨论这些角色，探究它们的特性和运作方式。

Kolbert 对理解我们故事的困难凸显了我们成为更优秀讲故事者的社会迫切性。随着科学从象牙塔中的玄学演变为直接影响公众生活与福祉的学科，我们在沟通方面的无能已发展成一场危机。科学在公共领域和政策决策中常常被忽视、误解或被错误呈现，这种现象是许多科学家所抱怨的。我们如何能在不以现有最佳科学为基础的情况下解决像全球变暖或癌症这样严峻的问题？确保科学被正确使用不仅仅需要向决策者提供事实。不幸的是，们与他们沟通的方式常常类似于出国旅游时，当地人听不懂英语时就提高音量。去华盛顿特区用“科学”对当地人大声讲话的效果也差不多——它不仅无法传达我们的观点，让我们看起来很傲慢，这种方法会导致科学被忽视。我们无法超越自己专业领域狭窄边界进行有效沟通，削弱了我们影响政策和争取新资金来源的能力。我们不必都成为像斯蒂芬·杰伊·古尔德或卡尔·萨根那样的科普者，我们只需要成为更好的讲故事者。做到这一点不仅会让我们在彼此之间、在与专业翻译者（如Kolbert这样的科学记者）、与政策制定者以及与公众的沟通之间更加有效。

\section{寻找故事}
将结果呈现和讲述故事之间的区别体现了许多人在写作论文时面临的挑战。如果你认为写论文只是为了展示结果，那么勾勒出你所做的所有事情，然后稍微评论一下似乎是合理的。但在海量的数据中，有个故事正在试图浮现出来。找到它，并呈现给我们。

在寻找故事时，请记住，当我们进行科学研究时，我们从质谱仪、DNA测序仪或望远镜中获得数据，但我们的最终目标并不是这些数据，而是我们从中得到的理解。在DNA结构和遗传分子基础的发现中，出名的并不是罗莎琳·富兰克林的第51号照片——关键的DNA X射线衍射图像（图\ref{ch2fig:DNA}a），而是弗朗西斯·沃森和詹姆斯·克里克根据该图像构建的DNA分子结构草图（图\ref{ch2fig:DNA}b）。富兰克林在发现过程中的角色未得到应有的认可，近年来引发了争议，因为没有基础数据就不可能有故事，但那是另一个问题。我的观点是，原始数据的直接价值有限，通常只有一小群专家能理解——对我来说，第51号照片除了作为历史文物外，意义不大。然而，我能理解DNA的双螺旋模型。它对许多人来说是可解读的，并且是从医学到土壤微生物学的成千上万科学家工作的核心。沃森和克里克的开创性论文之所以强大，是因为他们使用数据讲述了一个关于自然及其运作方式的故事，构建了DNA结构的智力模型及其对遗传的启示。我们寻求并重视这样的洞见和理解。

\begin{figure}[tbh]
    \centering
    \includegraphics[width=0.6\textwidth]{fig/ch2/DNA.jpg}
    \caption{DNA的双螺旋结构。a）罗莎琳·富兰克林的第51号照片，显示了DNA的X射线衍射图像。b）弗朗西斯·沃森和詹姆斯·克里克根据这些数据提出了DNA的双螺旋结构。}
    \label{ch2fig:DNA}
\end{figure}

\begin{figure}[tbh]
    \centering
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{fig/ch2/Science data flow.jpg}
    \caption{从数据到理解的过程。}
    \label{ch2fig:flow}
\end{figure}

科学家的角色是收集数据并将其转化为理解。他们作为作家的角色则是呈现这种理解。然而，从数据到理解是一个多步骤的过程（图\ref{ch2fig:flow}）。来自仪器的原始数据需要被转换为信息，然后转化为知识，进而综合并用于生成理解。以DNA为例，第51号照片是数据——X射线散射的图像。富兰克林使用这些数据得出了DNA晶体结构的实际、关键信息。沃森和克里克使用这些信息生成了知识——双螺旋结构。最后一步是理解——利用关于分子结构的知识来解释它如何使细胞复制和遗传成为可能。

你越能在从数据到理解的道路上推进你的工作和论文，就有越多的人能吸收你的贡献，并用它们来激发自己的工作和想法——这应该是你的目标。如果你没有提供理解（或至少是知识），读者就会去寻找它。数据在你讲述的故事中是配角，主角是你所提出的问题和你正在处理的更大议题。故事从数据中生长出来，但数据并不是故事。

这种认识引导出一个我认为对讲好故事和写好论文至关重要的过程，这个过程与Lamott关于倾听角色的评论不谋而合：从下往上发展你的故事，然后从上往下讲述它。从数据开始，思考它们，倾听它们想要讲述的故事，找到那个故事。不过，不要只听你角色的大声宣告；也要倾听它们安静、不确定的低语。谱线中的那个肩峰可能意味着什么？如果那个不显著的处理效应是真实的，那对你的系统又意味着什么？那个离群值是否提示了某个你没想到但可能重要的东西？大胆地过度解读你的数据，考虑它们在最边缘处可能意味着什么。探索各种可能性，并扩展地构建故事。然后，用奥卡姆剃刀来削减，找到简单的核心。

为什么要经历这种“详细扩展再削减”的过程？如果最后要回到一个简单的故事，详细扩展不是在浪费时间吗？为什么不从简单故事开始？嗯，如果你从第一个想到的简单故事开始，你很可能是在把情节强加于你的角色，正如Lamott描述的那样陷入了陷阱。只有通过探索数据的边界和极限，你才能找到那个重要的故事。

\begin{figure}[tbh]
    \centering
    \includegraphics[width=0.7\textwidth]{fig/ch2/cross-section.jpg}
    \caption{上图说明了美国太平洋西北部丘陵陡度与土壤深度之间的关系；下图显示了穿过楔形结构的横截面。}
    \label{ch2fig:cross-section}
\end{figure}

探索边缘数据的力量可以很好地通过Bill Dietrich的研究来说明。Dietrich现在是加州大学伯克利分校的地貌学教授，并且是美国国家科学院的成员。为了完成他的博士学位，他研究了太平洋西北地区的山坡陡度如何控制土壤深度。大多数数据都很好地符合一个紧密的关系（图\ref{ch2fig:cross-section}），这已经是一个非常好的故事。然而，有一些异常值，土壤比“应该的”要深得多。他本可以忽略它们，专注于主要故事，但他没有。他研究了这些深土层及其形成原因，发现沿着山坡，基岩是不平的，有些地方形成了空心的“楔形结构”（图\ref{ch2fig:cross-section}）。随着时间的推移，这些楔形结构会被碎屑和土壤填满。一旦填满，它们在地形上并不明显，但那些在其下方买房的人要小心——在暴雨中，它们可能会被冲刷出来，造成致命的泥石流。研究这些楔形结构的填充和冲刷过程成为了Dietrich早期研究生涯的重点。因为他仔细倾听了他的“角色”，认识到最重要的故事并不在于平均值，而是在于那些异常值，并探索了这些异常值，他得出了更加新颖、令人兴奋且重要的科学发现。

然而，学习如何探索你的数据边缘可能是困难且令人沮丧的。当我还是研究生时，我有时会带着一个自认为简单的问题去找我的导师Mary Firestone。然后我们可能会花几周时间讨论一些看似与我的问题和答案之间的直线路径不符的问题。Mary提出的许多问题似乎无关紧要，甚至是多余的。细菌谷氨酰胺合成酶的动力学与我的植物根系如何与微生物争夺土壤中可利用的硝酸盐的数据有什么关系？随着我与她共事的时间增多，我逐渐理解了我们在这些对话中真正做的事情。Mary比我看到了更多系统的全貌以及它们如何相互联系；她在教我如何做出好的科学研究。她通过探索这些问题来加深我们的思考，确保我们能找到那个将看似矛盾的数据联系在一起的故事，并识别出可能在以后绊倒我们的潜在问题。虽然这并不总是容易的，但这是一个重要的教训，我至今仍心存感激。

因此，要仔细倾听你的“角色”——花时间听听他们想要表达的内容，并弄清他们的意思。抵制过早发表的压力。一篇优秀的论文可以成就一段职业生涯，而许多平庸的论文则可能塑造截然不同的职业轨迹。深入思考，精心写作，在写作过程中再多思考一些。让故事从数据中生长出来，然后构建论文讲述那个故事。

当我们认识到写论文就是写故事时，它提出了一个明显的观点，即通过研究什么是好故事，其他作家是如何做的，以及如何将这些理念应用于科学写作，我们可以成为更好的讲故事者、更好的作家和更好的科学家。我们可以在保持严格专业的同时，更有效地进行沟通。

有效的讲故事有三个方面。第一是内容——是什么让一个故事有吸引力并让我们记住它？第二是结构——如何将内容组织起来，使其易于理解？第三是语言——如何以最引人入胜的方式来讲述故事？本书将讨论这三个问题。

\section{练习}
\subsection{分析已发表的论文}
选择几篇主要文献中的论文，你将在一个又一个章节中回到这些论文。我建议你选择以下类型的论文：

\begin{itemize}
    \item 一篇来自专业期刊的论文，由被公认为优秀作家的领军人物撰写。
    \item 一篇来自专业期刊的“普通”论文。
    \item 一篇综述或综合性论文。
    \item 一篇来自《Nature》或《Science》或其他面向广泛读者的期刊的论文。
\end{itemize}

在阅读这些论文时，识别你认为关键的故事点。作者是否很好地突出了这些故事？论文在从数据到理解的流动过程中走了多远？他们是否可以走得更远？

\subsection{写一篇短文}

\textbf{第一步：识别你工作的关键故事点}

这是根据SUNY-ESF的Ruth Yanai开发的练习改编的。对于每个问题，写一个简短的段落——不超过两到三句话。这些元素确定了故事的基本要素。

\begin{enumerate}
    \item 开篇是什么？开篇应指出你正在贡献的更大的问题，给读者提供文章的方向感，并明确说明其重要性。应尽可能吸引最广泛的受众。
    \item 你的具体问题或假设是什么？在开篇的基础上，明确提出你的研究问题或假设。
    \item 你工作的关键结果是什么？列出你的研究中的2-3个关键结果。这些应该简短且集中。
    \item 你的主要结论是什么？使用第3步中的结果来回答第2步中的问题，同时解决第1步中确定的更大的问题。这个结论应该展示你对自然界的了解。
\end{enumerate}

\textbf{第二步：写文章}

撰写一篇简短的文章，描述你的研究工作。目标读者是那些并非你专业领域内的科学家。你需要讲述你工作的故事，吸引并教育读者，而不是写一篇技术论文。语气可以在技术性和随意性之间平衡，但必须让技术读者感兴趣。使用你在第1步中的答案来框架你在这一部分练习中写的故事。

字数限制：800-850字。


\textbf{第三步：分析你的写作}

将你的文章分发给写作小组（一个由三到四人组成的小组似乎是理想的）。分析并编辑彼此的作品，然后讨论这些文章。分析和讨论时，问并回答以下问题：

\begin{enumerate}
    \item 作者做得好的是什么？（从正面反馈开始总是一个好主意。）
    \item 主题有趣吗？它的呈现是否合适，能吸引到正确的读者群体？如果需要重写，是否可以使其吸引更广泛的受众？它是否让你想继续阅读？
    \item 具体问题是否清晰？
    \item 结果是否清晰？它们与主题和具体问题相关吗？
    \item 结论是真正的结论吗，还是仅仅是结果的重述？它们是否与开篇提出的大问题相关？它们是否回答了提出的具体问题？是否清楚地从文章中展示的结果中得出？
    \item 你从故事中得出的“核心信息”是什么？你认为这是作者试图传达的信息吗？
    \item 写作是否清晰？如果不清晰，能找出原因并提出改进的方法吗？
\end{enumerate}
